新的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)以氮氧化物控制為重點(diǎn)，提升了氮氧化物的排放要求，本市現(xiàn)有燃油、燃?xì)忮仩t需要進(jìn)行低氮改造，改造路徑有：燃燒前：使用優(yōu)質(zhì)燃料，減少燃料中的含氮量;(推薦）。燃燒中：使用低氮燃燒技術(shù)，控制燃燒溫度、氧量與時(shí)間，主要方法包括純氧燃燒，控溫技術(shù)(空氣分級(jí)、燃料分級(jí)、分散燃燒、煙氣內(nèi)循環(huán)、煙氣外循環(huán)、空冷、水冷等);(推薦)。燃燒后：在煙氣排放后增加處理裝置，如尾部煙氣脫硝技術(shù)(SNCR,SCR)，AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)，生物質(zhì)藻類捕獲技術(shù)等。

氮氧化物怎么來(lái)?

鍋爐是利用燃料化學(xué)能或其他能源的熱能，把水或其他工質(zhì)加熱到一定參數(shù)的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。鍋爐的分類有很多，根據(jù)工質(zhì)、燃料、出口介質(zhì)、本體結(jié)構(gòu)、水循環(huán)、額定壓力、出廠形式等等，在《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，以燃料分類：燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐劃分。

鍋爐的主要污染物包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。其中NOx(氮氧化物)是造成城市中霧霾與臭氧的污染物中最重要的元兇之一，氮氧化物包括NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃燒過(guò)程中生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2。煤炭、天然氣、重油等天然礦物燃料在燃燒過(guò)程生成的氮氧化物中，NO占90%左右，其余為NO2。

鍋爐污染排放中，氮氧化物污染產(chǎn)生的方式有三種：燃料型、熱力型和快速型。

燃料型NOx：生物質(zhì)及煤等燃料本身含有氮元素，而這些氮元素在燃燒的過(guò)程中會(huì)從燃料中析出，在鍋爐內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化反應(yīng)，生成NOx。由于天燃?xì)庵谢静缓潭ǖ谌紵烊粴獾腻仩t中，燃料型NOx可忽略不計(jì)。去除燃料型NOx可以采用爐內(nèi)脫硝，或者尾氣脫硝方式解決。

熱力型NOx：熱力型NOx是燃燒時(shí)空氣中的氮(N2)和氧(O2)在高溫下生成氮氧化物。影響熱力型NOx的最主要因素是燃燒溫度，從氮(N2)和氧(O2)的反應(yīng)式中可以看出一些端倪：

平衡常數(shù)Kp是生成物(NO)與反應(yīng)物(N2與O2)的濃度(方程式系數(shù)冪次方)乘積比,Kp數(shù)值越大，則代表在其他條件不變的情況下，NO的生成量越高。當(dāng)溫度低于1000K時(shí)(約700攝氏度)，Kp值非常小， NO在很低的濃度下，等式就已經(jīng)達(dá)到了平衡，就算增加氮?dú)馀c氧氣的濃度，或者增加空氣與燃料的停留時(shí)間，NO的增加也非常有限，隨溫度升高氮氧化物迅速增加，溫度在1500℃附近變化時(shí)，溫度增100℃，反應(yīng)速度將增6～7倍。

過(guò)剩的空氣/氧氣濃度：氧氣濃度越高，NOx的生成量就越大;以及空氣與燃料的混合時(shí)間：停留時(shí)間越長(zhǎng)，NOx的生成量就越大。這兩點(diǎn)也是熱力型NOx產(chǎn)生的影響因素。

快速型NOx：在碳?xì)浠衔锶紵龝r(shí)會(huì)分解出大量的CH，CH2，CH3和C2等離子團(tuán)，它們會(huì)破壞燃燒空氣中N2分子的鍵而反應(yīng)生成HCN，CN等，然后再被氧化成NOx，在三種途徑中，快速型NOx所占比例不到5%。

這是一張氮氧化物產(chǎn)生濃度、爐膛溫度以及對(duì)應(yīng)產(chǎn)生類型的關(guān)系圖，燃料型與快速型產(chǎn)生量會(huì)隨溫度逐步增加，受溫度影響不大，而熱力型NOx在溫度超過(guò)1400攝氏度左右時(shí)，其產(chǎn)生量急劇上升，受溫度影響劇烈。

氮氧化物怎么減?

上面介紹了氮氧化物的產(chǎn)生原理，氮氧化物減排，其實(shí)也是從產(chǎn)生原理出發(fā)，控制氮氧化物產(chǎn)生的條件，例如：改變?nèi)剂戏N類、控制燃燒溫度、控制氧含量等，總的來(lái)說(shuō)企業(yè)可以通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：

燃燒前：使用優(yōu)質(zhì)燃料，減少燃料中的含氮量;

燃燒中：使用低氮燃燒技術(shù)，控制燃燒溫度、氧量與時(shí)間，主要方法包括純氧燃燒，控溫技術(shù)(空氣分級(jí)、燃料分級(jí)、分散燃燒、煙氣內(nèi)循環(huán)、煙氣外循環(huán)、空冷、水冷等);

燃燒后：在煙氣排放后增加處理裝置，如尾部煙氣脫硝技術(shù)(SNCR,SCR)，AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術(shù)，生物質(zhì)藻類捕獲技術(shù)等。

低氮燃燒改造技術(shù)：

1分級(jí)燃燒+煙氣外部再循環(huán)(FGR)

從鍋爐尾部煙室、煙道引部分煙氣回流入燃燒器，與助燃空氣摻混，再次參與燃燒，從而降低燃燒過(guò)程中的N2與O2濃度，并且煙氣中已經(jīng)產(chǎn)生的NOx會(huì)對(duì)再燃燒時(shí)NOx產(chǎn)生有一定的抑制作用，完成改造后，在CO達(dá)標(biāo)，氧氣濃度約為3.5%時(shí)，最終達(dá)到NOx排放30～50mg/Nm3。但此類安裝需假裝外循環(huán)煙道，燃燒器也需要考慮耐溫。

2分級(jí)燃燒+煙氣內(nèi)部再循環(huán)(FIR)

燃燒器噴口混合燃料氣射流形成的文丘里現(xiàn)象，使燃燒頭部出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，從而直接吸入爐膛內(nèi)煙氣，形成爐膛內(nèi)部煙氣再循環(huán)，吸入煙氣同時(shí)也吸入部分助燃空氣，在燃燒器噴口前部與燃料部分預(yù)混合，部分預(yù)混合保證了燃燒不會(huì)出現(xiàn)回火。雖然采用的是部分預(yù)混合以及煙氣循環(huán)量控制精度不如煙氣外部循環(huán)，但采用兩種技術(shù)的結(jié)合，確保了燃燒的低氮排放要求。這種技術(shù)對(duì)爐膛尺寸要求較高，改造項(xiàng)目中一般不適用。

3表面燃燒

由燃燒器實(shí)現(xiàn)燃料在燃燒反應(yīng)之前，與助燃空氣進(jìn)行預(yù)混合，燃料噴出后，在燃燒頭前部表面燃燒盤(pán)上快速燃燒，可以加快O2與燃料的燃燒反應(yīng)速度，從而降低高溫時(shí)NOx的生成量，同時(shí)遏制O與N的反應(yīng)。

表面燃燒有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：氣體燃料與助燃?xì)怏w預(yù)混，危險(xiǎn)性較高;為防止回火和降低調(diào)整混合率難度，燃燒器需附加其他技措設(shè)計(jì)，從而對(duì)燃燒器使用壽命有所影響;表面燃燒網(wǎng)有一定的使用壽命，需要較多的運(yùn)行維護(hù)(過(guò)濾器清洗，金屬纖維網(wǎng)檢查維護(hù))維護(hù)費(fèi)用會(huì)增加。

末端治理(煙氣脫硝技術(shù))

1選擇性催化還原法(SCR )：在高溫?zé)煔?300-425°C, 低溫催化200°C以上)通過(guò)催化劑時(shí)噴入氨，將煙氣中的NOx還原為N2

2非選擇性催化還原法(SNCR):在高溫?zé)煔?870~1100°C)中噴入氨水或尿素液。

燃?xì)忮仩t排放煙氣溫度一般在150至250°C，不能滿足SCR和SNCR對(duì)煙氣溫度的要求，需增加熱源使熱煙氣升溫后才可使用，使得投入和運(yùn)行成本都比較高。

3重金屬催化還原法：需要在一定溫度要求(大于250°C)的煙道內(nèi)安裝，但工業(yè)和采暖鍋爐負(fù)荷波動(dòng)大，溫度不穩(wěn)定影響脫硝效果。

4臭氧氧化-吸收脫硝法：使用臭氧將NO和NO2氧化為極易溶的N2O5，通過(guò)濕式洗滌轉(zhuǎn)化為HNO3。由于對(duì)溫度沒(méi)有要求，易于控制，處理后排放煙氣干凈，是工業(yè)或采暖鍋爐最為適合。

對(duì)于上海燃油燃?xì)忮仩t的推薦治理方法有：

中小燃油鍋爐升級(jí)改造，鼓勵(lì)實(shí)施“油改氣”,“油改電” ，沒(méi)有條件的實(shí)施低氮燃燒改造;

中小燃?xì)忮仩t實(shí)施低氮燃燒改造;

企業(yè)在改造中要充分考慮效率影響、容量影響、油改氣或油改電的綜合解決方案、合同能源管理模式、融資問(wèn)題、燃?xì)夤炯半娏九浜蠁?wèn)題與相關(guān)政策，結(jié)合自身的實(shí)際情況對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行優(yōu)劣判斷，在改造的過(guò)程中一定要選擇合適的，并不是價(jià)格高的就普遍適用，貫徹“一爐一方案”的理念，完成鍋爐改造。

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